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鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護(hù)

文檔作者：儲(chǔ)松湖文檔來源：安徽銅嶂電子股份有限		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月16日
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2000年第2期
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鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護(hù)
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1 前言
金屬化薄膜是制造各類金屬化薄膜電容
器的重要介質(zhì)材料 根據(jù)金屬化極板所用材
料不同，有鋅(Zn)金屬化膜、鋁(A1)金屬化
膜、鋅鋁(Zn—A1)金屬化膜、銀鋅鋁(Ag—
Zn—A1)金屬化膜等。由于Zn金屬化膜極易
氧化，不便貯存和運(yùn)輸，其應(yīng)用范圍受到限
制。而Al金屬化膜由于其優(yōu)良的抗氧化性
能，便于貯存和運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，從而得到廣泛的
應(yīng)用 近幾年隨著電子整機(jī)產(chǎn)品對(duì)元器件要
求越來越高，A1金屬化電容器的耐壓強(qiáng)度
低，容量衰減大，損耗增加量大的缺點(diǎn)日益顯
露出來。而同期開發(fā)的AI-Zn復(fù)合金屬膜
則顯著提高了電容器的耐壓性能，大大減少
了電容器的容量衰減值和損耗增加值。目前
國內(nèi)絕大多數(shù)交流和低壓電力電容器用戶選
用Zn—Al復(fù)合金屬化膜，而A1金屬化膜則
主要限于制造小規(guī)格直流薄膜電容器。國內(nèi)
現(xiàn)有Zn—A1金屬化膜蒸發(fā)機(jī)二十多臺(tái)，加
工能力已達(dá)2500t／年以上 但Zn—A1膜與
Zn膜一樣極易發(fā)生氧化，給薄膜的加工、貯
存、運(yùn)輸帶來極大的不便，同時(shí)，在電容器制
造中稍有不當(dāng)，薄膜氧化后則無法投入使用，
造成很大的浪費(fèi)。另外還可能給電容器制造
帶來潛在的隱患。本文將就Zn—A1金屬化
膜的氧化腐蝕機(jī)理及其防護(hù)提出一些建議，
供大家參考
2 氧化腐蝕機(jī)理
在大氣環(huán)境下，A1金屬化膜表面氧化速
。收稿日期：l999一ll—l3
度非?？?根據(jù)有關(guān)資料，Al金屬化后大約
5rain，A1金屬層表面就形成約0，003~m 的
Al o。保護(hù)膜。正是這層保護(hù)膜從而阻止Al
金屬化膜的進(jìn)一步氧化，因而Al金屬化膜
基本上不受貯存、地域等環(huán)境條件的限制。但
是當(dāng)A1金屬化薄膜制成電容器后，在一定
的電壓作用下，電容器內(nèi)部殘存的微量水份
設(shè)電解而產(chǎn)生o～離子和H1‘離子，將導(dǎo)致薄
膜疵點(diǎn)處的Al發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而產(chǎn)生
A1：0s。從而導(dǎo)致電容器的容量下降，損耗上
升。Zn膜在大氣環(huán)境下，氧化生成ZnO半導(dǎo)
體，在高濕度下氧化更快 Zn膜氧化一般分
為兩步：第一步生成Zn(0H)2，第二步Zn
(0H)2分解生成ZnO，即：
Zn+2H2O—Zn(0H)2+H2十 (1)
Zn(0H)2=ZnO-4-H2O (2)
Zn—Al金屬化膜中Zn含量約占90
～ 95 左右，因而Zn—Al膜仍然存在Zn的
氧化腐蝕問題
3 防護(hù)措施
為了有效防止Zn膜或Al—Zn膜氧化
腐蝕，從理論上講就必須切斷其氧化腐蝕的
化學(xué)鏈或消除氧化劑。因此，防止Zn或Zn—
A1膜氧化腐蝕應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手。
3．1 要有足夠的真空度
A1或Zn真空蒸發(fā)的溫度較高，A1蒸發(fā)
源溫度達(dá)1200℃以上，Zn蒸發(fā)源溫度一般
在．500℃左右。在高溫條件A1、Zn等金屬原
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·46· 電力電容器 2000年第2期
子均很容易與環(huán)境中的氧發(fā)生反應(yīng)生成氧化
物 因此，蒸發(fā)時(shí)，必須要有足夠的真空度，一
般的真空度達(dá)0．01Pa以上，金屬氧化的程
度則很小。
3．2 出倉金屬化膜卷溫度控制
由于有機(jī)塑料薄膜耐溫性較差，真空蒸
發(fā)金屬時(shí)，必須采用冷卻鼓強(qiáng)制冷卻。冷卻鼓
溫度一般設(shè)定O℃ 到一4O℃ ，因而在真空倉
中金屬化膜卷的溫度也較低。當(dāng)出倉時(shí)環(huán)境
溫度高于膜卷溫度，則容易在膜卷表面、側(cè)面
及內(nèi)部生成凝結(jié)水，這些凝結(jié)水則加速Zn
膜或Zn—Al膜的快速氧化 防止產(chǎn)生凝結(jié)
水的主要措施是：一方面，人為降低環(huán)境的溫
度，使膜卷與環(huán)境的溫度差變小，另一方面則
要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，在薄膜蒸發(fā)金屬后，收卷
前升高薄膜基體的溫度。一般采用紅外線加
熱方式，讓金屬化膜卷的溫度盡可能與環(huán)境
溫度一致，從而減少了凝結(jié)水的生成
3．3 金屬層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
為了解決Zn—Al金屬化膜的氧化問
題，金屬化膜生產(chǎn)廠開發(fā)了Ag—Zn—Al金
屬化膜。Zn—Al金屬化膜的鍍層結(jié)構(gòu)如圖1
(a)，Ag—Zn—Al金屬化膜的鍍層結(jié)構(gòu)如圖
1(b)。Zn—Al膜由于Zn與基膜附著力差，
必須用Al打底。Ag—zn—Al金屬化膜再改
用Ag打底，再蒸發(fā)Zn，最后覆蓋一層Al。
Ag、Zn、A1的質(zhì)量比例大約為0．28／31／Z．6
～ 2．7，其抗氧化性能大大改善。同時(shí)Ag—
zn—Al膜的電容器性能也優(yōu)于Zn—Al膜
圖l 鍍層結(jié)構(gòu)圖
由于Zn的氧化主要是由于環(huán)境中存在
大量水汽，因此，若能阻止水汽向蒸發(fā)鍍層滲
透也同樣能夠起到抗氧化的作用。九十年代
后期國外開發(fā)了在Zn金屬化膜表面蒸鍍一
層很薄的防水性良好的氧化硅系(SiOx)材
料，結(jié)構(gòu)如圖2。圖3和表1是表面蒸發(fā)SiOx
的Zn金屬化膜的耐濕性比較。用金屬化膜
方阻變化率評(píng)價(jià)其耐濕性。對(duì)Zn或Zn—Al
膜來說即評(píng)價(jià)抗氧化腐蝕性。
Siox
zn(或Zn_A1)
目2 表面蒸發(fā)SiOx金屬化膜姑構(gòu)
表l 金屬化聚脂膜方阻比較
標(biāo)識(shí) 材料類別 方阻值(0)
× Zn膜 3．5
△ Al膜 3．5
● 盤屬化膜(某公司) 3．5
● Zn(SiOx)膜 3．5
口 金屬化膜(某公司) 8．5
0 Zn(SiOx) 8．5
， 一
| ／ ，
／ f ．
f
圖3 金屬化聚醋膜的耐濕性比較圖
因此，無論是Ag—Zn—Al膜還是表面
蒸發(fā)一層SiOx保護(hù)層均能提高Zn膜的抗
氧化能力 Ag—Zn—Al膜目前國內(nèi)已具備
大批量生產(chǎn)能力，但蒸發(fā)SiOx保護(hù)膜的金
屬化鍍膜技術(shù)國內(nèi)目前尚不具備，但其開發(fā)
應(yīng)用前景則異常廣闊。
3．4 改進(jìn)包裝
包裝對(duì)Zn、Zn—Al金屬化膜尤為重要，
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2000年 第2期 鋅鋁金屬化膜氧化腐蝕及其防護(hù) ·47·
目前國內(nèi)的Zn(用量少)、Zn—A1的包裝大
多數(shù)采用真空包裝，但是往往由于真空包裝
的氣密性很差或真空包裝袋封口不牢，很多
真空包裝的Zn—A1金屬化膜仍然氧化嚴(yán)
重。許多Zn—Al金屬化膜生產(chǎn)廠有效擔(dān)保
期只有三個(gè)月。因此，真空包裝袋應(yīng)選用氣密
性好的鍍A1塑料袋并加強(qiáng)封口的牢度，同
時(shí)要求達(dá)到一定的真空度。另外，減少包裝袋
中的微量的水分對(duì)Zn—A1的氧化也至關(guān)重
要 因此，Zn— 膜包裝袋必須放人干燥劑，
而且要選擇優(yōu)質(zhì)的干燥劑。干燥劑在使用之
前，應(yīng)禁止暴露在空氣中或要進(jìn)行脫水處理。
有的廠家由于使用了干燥劑，zn—A1膜的保
質(zhì)期達(dá)到一年以上
綜上所述，提高Zn—A1膜的抗氧化性
(上接第38頁)
的關(guān)鍵是阻隔水源。因此，不僅要在Zn—A1
金屬化膜生產(chǎn)過程中盡可能減少水對(duì)Zn—
A1的侵蝕，而且在Zn—A1膜使用過程中更
要注意環(huán)境的水汽對(duì)Zn—A1膜的危害 一
般打開包裝的Zn—A1膜必須在一周之內(nèi)卷
繞成電容器并噴金完畢，只有這樣才能保證
生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的Zn—A1金屬化膜電容器。
參 考文 獻(xiàn)
1 曲喜新．有機(jī)薄膜電容器的金屬化
電極．電子元件與材料，1993，(1)
2 周綺芬．Ag—Zn—A1金屬化膜的發(fā)
展概況．電力電容器，1996，(4)
3 三菱仲銅株式會(huì)社．機(jī)能性薄膜制
品說明書
4 史泰拿薄膜說明書
表2 二甲苯甲烷的物理電氣性能
指 標(biāo)
項(xiàng) 目
二甲苯甲烷 芐基甲苯
外觀 無色透明液體 散黃色透明液體
密度 (20℃)g／cm 0．9802 0’999
牯度 (40℃)厘{‘ 3．6 2．63
凝固點(diǎn) ℃ <一50$>

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